Appareil de reproduction de sous. La présente invention a pour objet un appareil de reproduction de sons, tel qu'un haut-parleur.
On sait que les petits haut-parleurs à membrane sont généralement pourvus de cor nets acoustiques. Ces cornets doivent aug menter l'énergie sonore émise par le dia phragme en réduisant l'angle dans l'espaee dans lequel cette émission a lieu, mais en même temps, ces cornets introduisent aussi des effets résonants perturbateurs. Des haut parleurs sans cornet, d'autre part, bien qu'ils reproduisent les sons plus fidèlement, ne sont cependant généralement pas capables de four nir l'ampleur de son voulue.
L'appareil suivant l'invention présente la particularité qu'un diaphragme reproducteur de sons communiquant avec l'atmosphère de ses deux côtés est combiné avec un écran- déflecteur non-résonant conformé et disposé de manière à prolonger le chemin à travers l'air entre l'avant et l'arrière du diaphragme à une longueur ayant au moins l'ordre de grandeur d'un quart de la longueur d'onde des ondes sonores utiles les plus longues, ce qui permet d'obtenir un bon rendement acous tique de l'appareil, sans introduire des effets résonants perturbateurs pour la reproduction des sons.
Pour obtenir les meilleurs résultats avec l'emploi d'un pareil écran-déflecteur, il con vient que le diaphragme soit supporté de Tacon flexible dans l'ouverture de l'écran- déflecteur-de manière que sa fréquence natu relle soit très basse dans l'ordre de grandeur des fréquences audibles. De préférence, sa fréquence naturelle sera tout à fait en-dessous de cet ordre de grandeur, mais de bons résul tats peuvent encore être. réalisés à des fré quences naturelles légèrement plus élevées du diaphragme, par exemple entre 100 et 200 périodes par seconde. A des fréquences naturelles au-dessus de 200 périodes, la qua lité de la reproduction commence à souffrir plus rapidement.
Le dessin ci-annexé représente, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution de l'objet de l'invention. La fig. 1 est une coupe transversale d'une de ces formes d'exécution; La fig. 2 en est une élévation frontale; Les fig. 3 à 8 sont des vues schématiques partielles d'autres formes d'exécution.
L'invention sera mieux comprise par les considérations suivantes: Si le diamètre du diaphragme est petit en comparaison de À/2 z, il peut être démontré que l'énergie rayonnée par le diaphragme sous la forme d'ondes sonores est donnée par
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(voir Horace Lamb : "Dynamical Theory of Sourd").
oit p @ densité de fluide normale en gram mes<B>cm</B> 3; c) = 2z f, où<B>f=</B> fréquence de vibration en périodes par seconde; S = aire totale du diaphragme (les deux côtés) en cm2; = amplitude de vibration maximale en cm; c = vitesse du son dans un fluide (en cm par seconde).
Le diaphragme est supposé ci-dessus comme vibrant dans l'espace libre. Si on suppose maintenant qu'on ne laisse agir qu'une face du diaphragme sur l'air en enfermant l'envers de celui-ci, la radiation de sons se trouve par là fortement augmentée, parce que l'air ne peut pas circuler entre le devant et l'arrière dû diaphragme.
Dans ces conditions, l'énergie raj ornée sera:
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(voir l'ouvrage précité), Si étant l'aire de la face exposée du dia phragme. Si l'on. considère maintenant le rapport de (2) à (1), on obtient:
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A titre d'exemple, on petit considérer le cas suivant: c = 3,3 X 10i cm par sec.
(air); S= 25 cm, aire totale des deux faces; Si =<B>12,5</B> cm', aire exposée du diaphragme (- i/2 '8) ; pour m = 5000 rapport = 4,60 (v --. 500 rapport - 460 On voit donc que les tons bas sont presque entièrement perdus, si les deux faces du diaphragme sont exposées, et même des tons supérieurs sont considérablement plus faibles.
La raison de la perte des tons bas est le fait que l'air peut circuler entre le devant et l'arrière du diaphragme sans subir de com pression appréciable. Autrement dit, le dia phragme est court-circuité. Si, ait lieu d'en fermer la face arrière dit diaphragme, on prolonge le chemin sur lequel l'air peut passer du devant à l'arrière du diaphragme, < t une distance d'environ au moins égale à l'ordre de grandeur d'un quart de la longueur des ondes sonores utiles les plus longues, il n'y aura plus de court-circuit de diaphragme et un bort rayonnement de sons peut être assuré.
Cet effet peut être obtenu en entou rant le diaphragme d'un écran-déflecteur tel que 13 en fig. 1 en matière très rigide on massive, de façon à empêcher efficacement une circulation d'air. Dans ces conditions, le son rayonné de chaque face du diaphragme sera
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(voir Lord Rayleigh: "Théorie of Sourd"), Si étant l'aire de la face considérée du diaphragme et j3 = l'angle dans l'espace dans lequel se propage le rayonnement, cet angle étant égal par exemple à 2 = pour l'hémisphère.
Ort peut déduire de ce qui précède que l'emploi de l'écran-déflecteur 13 élimine non seulement les difficultés rencontrées en pré voyant une chambre d'amortissement à l'ar rière du diaphragme, mais augmente le ren dement sonore.
Dans le cas envisagé dans la fig. 1, une face du diaphragme émet dans un angle dans l'espace de 2 z et rayonne deux fois plus d'énergie sonore que lorsqu'on utilise le diaphragme avec la face arrière enfermée et sans écran-déflecteur, et de plus les deux faces du diaphragme donnent une radiation utile de façon qu'en tout qaâtre fois plus d'énergie sonore est rayonnée avec un grand écran -déflecteur que sans écran-déflecteur et avec l'arrière du diaphragme enfermé.
Dans le passé, on a employé presque uni versellement des cornets dans des haut-parleurs à petit diaphragme. Un cornet augmente l'énergie émise par le diaphragme en réduisant l'angle dans l'espace dans lequel la radiation a lieu, mais introduit des effets. de pertur bation résonants et anti-résonants dont un écran-déflecteur est sensiblement libre..
L'appareil représenté aux fig. 1 et 2 est donc muni d'un déflecteur 13; il comporte en outre un diaphragme 1, de forme tron conique, supporté dans un entrefer annulaire tronconique formé par les- pièces polaires coaxiales 2 et 3, de forme générale tron conique. Celles-ci sont solidaires d'un noyau dans lequel un champ magnétique peut être produit à l'aide d'une bobine d'excitation 4 entourant le noyau de la pièce polaire 2. Le diaphragme tronconique 1 est muni à sa plus grande base d'un rebord 5 q'étendant perpendiculairement par rapport à son axe et par lequel il est fixé sur la pièce polaire 3 au- moyen d'une bague de serrage 6.
Le sommet du diaphragme est également supporté; en effet, sa partie tronquée est fixée au centre de la pièce polaire 3 à l'aide d'une vis 7 s'étendant axialement à travers la pièce po laire 3.
Le diaphragme 1 est fait extrêmement flexible. Il est constitué par un enroulement 8 auquel peuvent être amenés des courants de commande, cet enroulement étant fixé à une matière flexible 9 telle que de l'étoffe ou du caoutchouc. Une méthode qui a été employée avec succès pour construire le diaphragme consiste à revêtir une. forme métallique d'une masse de caoutchouc vulcanisable, d'enrouler l'enroulement sur cette masse, de rapporter une autre couche de masse de caoutchouc sur cet enroulement et de cuire ensuite le tout pour vulcaniser la masse de caoutchouc, les dispositions étant telles que le diaphragme ainsi formé comporte également son rebord de fixation 5 formé par une extension de la couche de caoutchouc vulcanisé.
Le diaphragme 1 étant entièrement non- magnétique, il n'a point de tendance de se mouvoir contre une des pièces polaires en l'absence de courant dans l'enroulement 8. La force de rappel élastique requise pour le ramener à sa position médiane entre les pièces polaires est par conséquent très petite et un point de résonance fondamentale du diaphragme peut être assuré à crie fréquence inférieure à toutes les fréquences de voix importantes.
L'effort de commande est égale ment appliqué uniformément sur sensiblement toute l'aire de travail du diaphragme, de sorte que le diaphragme a la tendance de vibrer en entier sans passer à des modes d'oscillation plus élevés. Ce sont là les qua lités nécessaires d'un diaphragme pour obtenir une production sonore uniforme dans toute l'étendue de fréquences de travail.
La pièce polaire 3 est pourvue d'une pluralité de fentes radiales 10 afin de laisser sortir le son produit.
Les fentes radiales 11 dans la pièce polaire 2 mettent l'espace à air derrière le diaphragme en communication avec l'atmo sphère.
On a trouvé qu'un écran-déflecteur ayant un diamètre de 60 cm à 1 m donne des résultats satisfaisants. On admet générale ment qu'en vue d'obtenir la meilleure repro duction de paroles, le haut-parleur devra couvrir une rangée de fréquences allant de 100 à 4000 périodes par seconde. La longueur d'une onde sonore de<B>100</B> périodes par seconde est approximativement de 3,4 in. Avec un écran-déflecteur ayant un diamètre de 0,9 ni, le chemin autour du bord de l'écran-déflec- teur de l'avant à l'arrière du diaphragme sera approximativement d'un quart d'une longueur d'onde de la fréquence de voix im portante la plus basse.
On a également trouvé que l'écran-déflec- teur peut recevoir une forme de double cône comme indiqué en 131, aux fig. 3 et 4, pour vu que son angle d'ouverture ne soit pas d'e beaucoup inférieur à 90 , sans introduire les effets de résonance nuisibles caractéristiques pour les cornets.
Un autre moyen efficace est de donner à l'écran-déflecteur la forme d'une boîte de résonance 13h ouverte à l'ar rière comme indiqué aux fig. 5 et 6. Évidem ment, d'autres constructions peuvent être imaginées qui sont également efficaces et norr-résonantes; ainsi par exemple un écran déflecteur en forme de double pyramide 13e, comme représenté aux fig. 7 et 8, peut égale ment être employé.
L'invention a été décrite avec référence particulière à son emploi avec un diaphragme ayant une force de rappel élastique tellement petite que le point de résonance fondamentale est à une fréquence inférieure à toutes les fréquences de voix importantes. Un pareil diaphragme est appelé diaphragme "à com mande par inertie".
Le volume de soir produit par uni diaphragme de ce genre peut être établi pour être sensiblement indépendant de la fréquence, pourvu que le courant amené pour actionner le diaphragme soit indépendant de la fréquence pour la même énergie (le son imposée aux différentes fréquences. Un courant de la caractéristique désirée peut être obtenu par un récepteur du type ordi naire qui a un diaphragme "à commande élastique", c'est-à-dire un diaphragme dans lequel la fréquence fondamentale est supérieure aux fréquences de voix importantes.